Техническое сравнение пипетирования воздухом и поршневым пипетированием
Пипетирование является основным элементом любой химической или медико-биологической лаборатории и может варьироваться от ручного одноканального пипетирования до полностью автоматизированного многоканального роботизированного дозирования жидкости. Несмотря на то, что на рынке существуют десятки различных методов работы с жидкостями, используемых для широкого спектра применений, и существует множество других вариантов инструментов, два наиболее распространенных основных принципа переноса небольших объемов жидкости — это пипетирование с вытеснением воздухом и пипетирование с принудительным вытеснением.
Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать при инвестировании в новый инструмент или устройство; важно знать преимущества и недостатки обоих подходов при рассмотрении решений для работы с жидкостями в вашей лаборатории.
Принцип дозирования воздухом с вытеснением
В пипетке с вытеснением воздухом, также известной как пипетка с воздушной подушкой, поршень сначала перемещается вниз, чтобы выпустить определенный объем воздуха в зависимости от настройки объема прибора. Когда поршень снова поднимается, создается частичный вакуум и такой же объем жидкости набирается в пипетку. Воздушная подушка отделяет поршень от жидкости, поэтому они никогда не соприкасаются напрямую. Для дозирования жидкости поршень снова опускается, и воздух выталкивает жидкость из наконечника пипетки. Часто поршень дополнительно опускается в положение конечной остановки, чтобы «выдуть» или «продуть» любую остаточную жидкость из наконечника.
Принцип пипетирования с принудительным вытеснением
Пипетирование с принудительным вытеснением основано на прямом контакте между поршнем и перекачиваемой жидкостью. Когда поршень поднимается на определенное расстояние в зависимости от настройки объема, жидкость заполняет точный объем капиллярного наконечника между головкой поршня и концом наконечника, без воздуха между ними. Как правило, используются специальные одноразовые наконечники, в которых поршень находится внутри наконечника, чтобы избежать загрязнения инструмента. Когда жидкость распределяется, плотно прилегающий поршень вытесняет всю жидкость, и нет необходимости в шаге продувки.
Когда использовать поршневые пипетки Воздуха смещение по сравнению с поршневыми пипетками
Пипетки с вытеснением воздухом обеспечивают высокую точность работы во многих рутинных операциях с жидкостями; их лучше всего использовать для работы с водными растворами и другими невязкими жидкостями в условиях окружающей среды. Наконечники, используемые для вытеснения воздухом, относительно недороги и их легче заменить по сравнению со специальными наконечниками с капиллярным поршнем, используемыми для объемного вытеснения. Таким образом, вытеснение воздухом эффективно как по времени, так и по стоимости для применений, не связанных с «трудными» жидкостями.
Пипетки, использующие вытеснение воздуха для точного забора и дозирования жидкости, могут столкнуться с проблемами при нескольких различных сценариях. Во-первых, температура жидкости может повлиять на объем воздушной подушки и, таким образом, привести к аспирации неточного количества жидкости. Когда жидкость холоднее температуры окружающей среды, воздушная подушка может сжиматься, что приводит к непреднамеренной избыточной подаче раствора; и наоборот, жидкости, температура которых выше температуры окружающей среды, могут расширить воздушную подушку и привести к недостаточной подаче. Пипетки с принудительным вытеснением могут обеспечить более точное пипетирование образцов, требующих температуры замерзания, таких как ферменты рестрикции, или образцов, обрабатываемых при более высоких температурах, таких как культуры клеток млекопитающих или растворы для полимеразной цепной реакции (ПЦР)1.
Другой сценарий, для которого хорошо подходят поршневые пипетки, — работа с высоковязкими жидкостями. Вязкие жидкости, такие как глицерин, жиры, масла, смолы и белковые растворы, могут прилипать к наконечнику пипетки и не дозироваться полностью; эти жидкости также могут образовывать пузырьки воздуха при слишком быстром всасывании пипеткой с воздушной подушкой, что приводит к недопоставке. поршень скользит по стенкам капиллярного цилиндра.
Летучие жидкости, такие как ацетон и метанол, трудно пипетировать с помощью методов вытеснения воздухом из-за испарения и утечек.3 Испарение в воздушную подушку проблематично не только из-за неточности дозируемого объема жидкости, но и из-за загрязнения устройства для пипетирования. , особенно при использовании агрессивных или опасных растворов. Пипетки прямого вытеснения уменьшают проблему испарения и утечек, а также предотвращают загрязнение или повреждение пипеточного устройства благодаря использованию герметичного одноразового поршня.
Методы вытеснения в роботизированной обработке жидкостей
Автоматизированная работа с жидкостями предлагает множество преимуществ по сравнению с ручным пипетированием, не последними из которых являются повышенная производительность, повышенная точность и снижение нагрузки на руки и монотонность для персонала лаборатории. Рассмотрение методов перемещения, используемых роботизированными системами обработки жидкостей, может помочь в принятии решения при инвестировании в один из этих рабочих инструментов. В этих машинах обычно используется вытеснение воздухом, поскольку автоматизация помогает устранить некоторые недостатки этого метода за счет повышения согласованности скорости / техники пипетирования и возможностей контроля давления, чтобы гарантировать, что точные объемы жидкости всасываются и дозируются. Использование легко заменяемых одноразовых наконечников для методов вытеснения воздухом также обеспечивает эффективность автоматизированных операций и отсутствие загрязнения.
Однако автоматизированные системы, использующие вытеснение воздухом, также могут столкнуться с теми же проблемами, что и традиционные пипетки, при работе с «трудными» жидкостями различной температуры, вязкости и летучести. Роботы для работы с жидкостями, поддерживающие прямое вытеснение, менее широко доступны и требуют более высоких затрат на расходные материалы, но они могут стать достойным вложением средств для лабораторий, которые часто работают со сложными типами образцов, такими как вязкие мастер-миксы для ПЦР или белковые растворы.
Третьим вариантом является вытеснение жидкости, то есть метод, в котором используется системная жидкость, управляемая электромагнитным клапаном, вместо воздушной подушки для отбора и дозирования точных объемов пробы жидкости.4 Жидкость менее сжимаема, чем воздух, что приводит к к меньшему количеству ошибок, особенно при дозировании очень малых объемов, и этот метод также можно использовать с фиксированными наконечниками, а не с одноразовыми наконечниками, что снижает затраты на расходные материалы. Системную жидкость можно использовать для промывки фиксированных наконечников и вымывания загрязнений, хотя одноразовые наконечники по-прежнему можно использовать для дальнейшего предотвращения загрязнения. Одной из проблем вытеснения жидкости является смешивание рабочей жидкости с жидкостью пробы, но это можно ограничить, разделив две жидкости небольшим пузырьком воздуха или несмешивающейся жидкостью.